Remoción de metales pesados en agua empleando bioadsorbentes magnéticos
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Resumen
En este trabajo se realizó la síntesis, caracterización y aplicación de un bioadsorbente de pectina – magnetita con propiedades magnéticas para remover metales pesados en soluciones acuosas. Se utilizaron hojas de Áloe Vera como fuente de pectina y se incorporaron nanopartículas de magnetita a través del método de coprecipitación; el material se caracterizó mediante las técnicas de FTIR, DRX y MEB. Se estimó la capacidad máxima de adsorción para los iones Plomo (II) y Cromo (VI) a través de isotermas de adsorción; se obtuvieron 36,442 mg Pb/g y 2,254 mg Cr/g, lo cual indica una mayor afinidad por parte del bioadsorbente hacia el Plomo (II). Se evaluó la remoción de Plomo (II) en un adsorbedor empacado con lecho fresco y reutilizado en presencia de un campo magnético externo; se obtuvieron capacidades de adsorción de 9,6 mg/g y 5,3 mg/g, respectivamente. Las propiedades magnéticas del material permitieron modificar los esquemas evaluados para proponer nuevos arreglos y comparar su eficiencia en términos de capacidad de adsorción y dimensiones. Los esquemas más eficientes fueron la columna empacada y el tubo recubierto (WCOT); en este último se dispuso el adsorbente de forma anular sobre una pared recubierta.
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Mundo Nano. Revista Interdisciplinaria en Nanociencias y Nanotecnología, editada por la Universidad Nacional Autónoma de México, se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional.
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Citas
Benítez, R., S. Pabón, R. Sarria-Villa y J. Gallo. (2020). Contaminación del agua por metales pesados, métodos de análisis y tecnologías de remoción: una revisión. Entre ciencia e ingeniería. Scielo-EPub, 14(27): 9-18. https://doi.org/10.31908/19098367.0001. DOI: https://doi.org/10.31908/19098367.1734
Bilal, M., I. Ihsanullah, M. Younas y M. Hassan. (2021). Recent advances in applications of low-cost adsorbents for the removal of heavy metals from water: a critical review. Separation and Purification Technology, 278. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119510. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119510
Brown, P., S. Grill y S. Allen. (2000). Metal removal from wastewater using peat. Water Research, 34(16): 3907-3916. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00152-4. DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00152-4
Cai, D., T. Zhang y X. Luo. (2017). Quaternary ammonium β-cyclodextrin-conjugated magnetic nanoparticles as nano-adsorbents for the treatment of dyeing wastewater: synthesis and adsorption studies. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5(3): 2869-2878. https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.06.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.06.001
Caviedes, D. I., R. R. Muñoz, A. Perdomo, D. Rodríguez y L. J. Sandoval. (2015). Tratamientos para la remoción de metales pesados comúnmente presentes en aguas residuales industriales. Una revisión. Ingeniería y Región, (13): 73-90. https://doi.org/10.25054/22161325.710. DOI: https://doi.org/10.25054/22161325.710
Chang, Y. C. y D. H. Chen. (2005). Preparation and adsorption properties of monodisperse chitosan-bound Fe3O4 magnetic nanoparticles for removal of Cu(II) ions. Journal of Colloid and Interface Science, 283(2): 446-451. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.09.010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.09.010
Chen, X., M. Faysal, D. Chengyu, J. Lu, Y. Fai, M Shoffikul y Y. Zhou. (2022). Isotherm models for adsorption of heavy metals from water – A review. Chemosphere, 307(1). https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135545. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135545
De León, J., V. Reyes, E. Hernández, S. Pérez, L. Hurtado y B. Landeros. (2019). Synthesis and characterization of magnetite nanoparticles for photocatalysis of nitrobenzene. Journal of Saudi Chemical Society, 24(2): 223-235. King Saud University. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2019.12.004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jscs.2019.12.004
El-Dib, F., D. Mohamed, O. El-Shamy y M. Mishrif. (2020). Study the adsorption properties of magnetite nanoparticles in the presence of different synthesized surfactants for heavy metal ions removal. Egyptian Journal of Petroleum, 29: 1-7. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2019.08.004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2019.08.004
Femenia, A., E. Sánchez, S. Simal y C. Roselló. (2017). Compositional features of polysaccharides from Aloe vera (Aloe Barbadensis Miller) plant tissues. Carbohydrate Polymers, 39(2): 109-117. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(98)00163-5. DOI: https://doi.org/10.1016/S0144-8617(98)00163-5
Foba-Tendo, J., J. Namanga, N. Yufanyi y W. Krause. (2013). A one pot green synthesis and characterisation of iron oxide-pectine hybrid nanocomposites. Open Journal of Composite Material, 3: 30-37. https://doi.org/10.4236/OJCM.2013.32005. DOI: https://doi.org/10.4236/ojcm.2013.32005
García, C., J. Moreno, M. Hernández y A. Polo. (2002). Metales pesados y sus implicaciones en la calidad del suelo. Ciencia y Medio Ambiente, 125-138.
García, V., A. Yipmantin, E. Guzmán, R. Pumachaga y H. Maldonado. (2011). Estudio de la cinética de biosorción de iones plomo en pectina reticulada proveniente de cáscaras de cítricos. Revista de la Sociedad Química del Perú, 77(3): 173-181.
Giraldo, L., A. Erto y J. Moreno. (2013). Magnetite nanoparticles for removal of heavy metals from aqueous solutions: synthesis and characterization. Adsorption, 19: 465-474. https://doi.org/10.1007/s10450-012-9468-1. DOI: https://doi.org/10.1007/s10450-012-9468-1
Guerra, J. y A. Portillo. (2018). Estudio de las propiedades del sistema magnetita-pectina como adsorbente de metales en agua. Jornadas de investigación, Facultad de Ingienieria, Universidad Central de Venezuela.
Jixiang, L., B. Jiang, Y. Liu, C. Qiu, H. Jiajun, G. Qian, W. Gou y H. Nao Ngo. (2017). Preparation and adsorption properties of magnetic chitosan composite adsorbent for Cu2+ removal. Journal of Cleaner Production, 158: 51-58. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.156. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.156
Lu, An-Hui, E. L. Salabas y Ferdi Schuth. (2007). Magnetic nanoparticles: synthesis, protection, functionalization, and application. Angewandte Chemie (International ed. in English), 46(8): 1222-1244. https://doi.org/10.1002/anie.200602866. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.200602866
Matmin, J., I. Affendi, S. Ilyana y S. Endud. (2018). Additive free rice starch-assisted synthesis of spherical nanostructured hematite for degradation of dye contaminant. Nanomaterials, 8(9). https://doi.org/10.3390/nano8090702. DOI: https://doi.org/10.3390/nano8090702
Meza-Gaspar, T., R. Castillo-Zamudio, H. Váquiro-Herrera, I. Paniagua-Martínez, C. Ozuna y E. Corona-Jiménez. (2017). Obtención de pectina de guayaba (Psidium Guajava L.Var. Media China) mediante hidrólisis ácida asistida con ultrasonido de alta intensidad. Investigación y Desarrollo en Ciencia y Tecnología de Alimentos, 2: 575-581.
Rojas, Y. y C. Zarate. (2015). Efecto del pH y el tiempo de contacto en la adsorción de cromo hexavalente en solución acuosa utilizando montmorillonita como adsorbente. Repositorio Institucional de la UNCP. https://repositorio.uncp.edu.pe/handle/20.500.12894/1012.
Solomon, O., K. Adesina, A. Abiola y H. Abdualazeez. (2013). Dye adsorption using biomass wastes and natural adsorbents. Desalination and Water Treatment, 53(5): 1-29. http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2013.862028. DOI: https://doi.org/10.1080/19443994.2013.862028
Toma, H. (2015). Magnetic nanohydrometallurgy: a nanotechnological approach to elemental sustainability. Green Chem., 17: 2027-2041. https://doi.org/10.1039/C5GC00066A. DOI: https://doi.org/10.1039/C5GC00066A
Valencia, J. y C. Castellar. (2013). Predicción de las curvas de ruptura para la remoción de plomo (II) en disolución acuosa sobre carbón activado en una columna empacada. Revista de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia, 66: 141-158.
Vera, M., D. Bermejo, M. Uguña, N. García, M. Flores y D. Brazales. (2018). Modelado de columna de lecho fijo para la bioadsorción de Cd+2 y Pb+2 con cáscaro de cacao. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 4(34): 611-620. https://doi.org/10.20937/RICA.2018.34.04.05. DOI: https://doi.org/10.20937/RICA.2018.34.04.05
Zhao, J., R. Boada, G. Cibin y C. Palet. (2021). Enhancement of selective adsorption of Cr species via modification of pine biomass. Science of The Total Environment, 756. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143816. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143816